(57)【要約】【課題】半導体プロセスにおいて、色の違いによって検査対象物を判別する検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】カラー画像を撮像可能な撮像手段によって検査対象物のカラー画像を撮像し、ＲＧＢ色空間の色情報を取得する。ＲＧＢ色空間の色成分または他の色空間の色成分のグレースケール画像を作成し、パターン認識の手法によって検査対象物を検出する。あるいは作成したグレースケール画像から二値画像を作成し、二値画像に対してパターン認識を行い検査対象物を検出する。検出した検査対象物が占める画素の色データと、予め用意しておいた良品の検査対象物の色データとを比較し、検査対象物が良品であるか不良品であるかを判定する。また、ネットワークを通じて他の製造工程にこの判定結果を反映させ、製品の品質を高いものにする。【選択図】図１
2006237580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の検査対象物を拡大撮像し、
撮像したカラー画像のデータを作成し、
前記カラー画像のデータから色情報を取り出し、
前記色情報を用いて前記基板上の検査対象物の判定を行うことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
基板上の検査対象物を拡大撮像し、
撮像したカラー画像のデータを作成し、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換し、
前記第２の色情報に基づき、前記検査対象物の位置を特定し、前記検査対象物を判定することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項３】
基板上の検査対象物を拡大撮像し、
撮像したカラー画像のデータを作成し、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換し、
前記第２の色情報を用いて得られた画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定し、
前記第２の色情報と予め設定した良品基準色情報とを比較することで検査対象物を判定することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項４】
基板上の検査対象物を拡大撮像し、
撮像したカラー画像のデータを作成し、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換し、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物の位置を特定するのに適した第１の色座標成分を取り出し、
前記第１の色座標成分を用いて得られた画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定し、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物を判定するのに適した第２の色座標成分を取り出し、
予め設定した良品基準色情報の基準色座標成分と前記第２の色座標成分とを比較することで検査対象物を判定することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項５】
基板上の検査対象物を拡大撮像し、
撮像したカラー画像のデータを作成し、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換し、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物の位置を特定するのに適した第１の色座標成分を取り出し、
前記第１の色座標成分によるグレースケール画像を作成し、
前記グレースケール画像から二値画像を作成し、
前記二値画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定し、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物を判定するのに適した第２の色座標成分を取り出し、
予め設定した良品基準色情報の基準色座標成分と前記第２の色座標成分とを比較することで検査対象物を判定する手段とを有することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれか一において、
前記他の色空間は、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝度（Ｂ）を３つの色座標成分とするＨＳＢ色空間、色相（Ｈ）、明度（Ｌ）、彩度（Ｓ）を３つの色座標成分とするＨＬＳ色空間のいずれかであることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６のいずれか一において、
前記特徴量は、面積及び円形度であることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれか一において、
前記第１の色座標成分は、ＨＳＢ色空間における色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝度（Ｂ）、ＨＬＳ色空間における色相（Ｈ）、明度（Ｌ）、彩度（Ｓ）のうちの少なくとも一であることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８のいずれか一において、
前記第２の色座標成分は、ＨＳＢ色空間における色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝度（Ｂ）、ＨＬＳ色空間における色相（Ｈ）、明度（Ｌ）、彩度（Ｓ）のうちの少なくとも一であることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記カラー画像のデータは、光学顕微鏡またはレーザー顕微鏡に取り付けたデジタルカメラを用いて作成されることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１１】
基板上の検査対象物を拡大撮像する手段と、
撮像したカラー画像のデータを作成する手段と、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換する手段と、
前記第２の色情報に基づき検査対象物の位置を特定し、検査対象物を判定する手段とを有することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項１２】
基板上の検査対象物を拡大撮像する手段と、
撮像したカラー画像のデータを作成する手段と、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換する手段と、
前記第２の色情報を用いて得られた画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定する手段と、
前記第２の色情報および予め設定した良品基準色情報とを比較することで検査対象物を判定する手段とを有することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項１３】
基板上の検査対象物を拡大撮像する手段と、
撮像したカラー画像のデータを作成する手段と、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換する手段と、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物の位置を特定するのに適した第１の色座標成分を取り出す手段と、
前記第１の色座標成分を用いて得られた画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定する手段と、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物を判定するのに適した第２の色座標成分を取り出す手段と、
予め設定した良品基準色情報の基準色座標成分と前記第２の色座標成分とを比較することで検査対象物を判定する手段とを有することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項１４】
基板上の検査対象物を拡大撮像する手段と、
撮像したカラー画像のデータを作成する手段と、
前記カラー画像のデータから得られるＲＧＢ色空間の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換する手段と、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物の位置を特定するのに適した第１の色座標成分を取り出す手段と、
前記第１の色座標成分によるグレースケール画像を作成する手段と、
前記グレースケール画像から二値画像を作成する手段と、
前記二値画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定する手段と、
予め選択しておいた前記第２の色情報から検査対象物を判定するのに適した第２の色座標成分を取り出す手段と、
予め設定した良品基準色情報の基準色座標成分と前記第２の色座標成分とを比較することで検査対象物を判定する手段とを有することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至請求項１４のいずれか一において、
前記カラー画像のデータは、光学顕微鏡またはレーザー顕微鏡に取り付けたデジタルカメラを用いて作成されることを特徴とするパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造プロセスにおいて工程間検査をする際のパターン検査方法およびパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの製造工程においては画像処理による各種顕微鏡検査の自動化が進められている。検査に用いられる顕微鏡の一つに光学顕微鏡があるが、光学顕微鏡による検査が自動化されているのは対象が回路パターン等である場合に限られており、それよりミクロな検査対象物に対する光学顕微鏡検査の自動化はあまり進んでおらず、主として検査員による目視で行われているのが現状である。
【０００３】
また、光学顕微鏡やレーザ顕微鏡に取り付けたデジタルカメラは検査対象物をカラー画像として撮像することが可能であるにもかかわらず、撮像後の画像処理においては、モノクロ画像が用いられることが多い。しかし、カラー画像を用いれば、モノクロ画像では見分けることの難しい検査対象物の微妙な違いを見分けることができることが知られている。特許文献１は外観検査にカラー画像を用いた例である。
【特許文献１】特開２００４−１２５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、現在、製造工程における光学顕微鏡検査は主として検査員による目視によって行われているが、さらなる高効率化によるコスト削減のために、目視検査も自動化されることが望まれている。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するために考案されたもので、基板上の検査対象物を撮像し、撮像したカラー画像のデータを作成し、画像処理を施すことにより、簡便に検査対象物を判定することが可能な検査方法および検査装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
また、カラー画像に対して画像処理を行えば、検査対象物の細かな特徴まで捉えることができるため、これまで検査の自動化の対象にならなかった検査対象物の検査の自動化が期待できる。
【０００７】
特許文献１では、顕微鏡を用いておらず、比較的大きな電子回路部品を検査対象物としている。これは、検査員の目視で検査可能なサイズの対象物である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の課題を解決するために、本発明においては以下のような手段を講じた。
【０００９】
本発明は、基板上の検査面のカラー画像から得られるＲＧＢ色空間の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色座標成分よりなる第１の色情報から他の色空間の３つの色座標成分よりなる第２の色情報に変換し、第２の色情報に基づき検査対象物の位置を特定し、検査対象物を判定することを特徴とするパターン検査方法である。
【００１０】
なお、本発明においては、第２の色情報を用いて得られた画像における特徴量に基づき検査対象物の位置を特定し、第２の色情報から選択された第１の色座標成分を用いて検査対象物の位置を特定し、第２の色情報から選択された第２の色座標成分を予め設定した良品の色データ（良品基準色情報の基準色座標成分）と比較することで検査対象物を判定することを特徴とする。
【００１１】
具体的には、はじめに検査基板のカラー画像を拡大撮像する。本発明では、検査基板の所定の位置に白色光を照射し、光学顕微鏡に取り付けたデジタルカメラを用いることにより拡大撮像したカラー画像を用いることができる。ここでは、カラー画像を撮像できればよく、撮像手段は光学顕微鏡およびデジタルカメラに限定しないものとする。例えば、光学顕微鏡の代わりにレーザ顕微鏡を用いてもよい。
【００１２】
上記カラー画像を、上記デジタルカメラから、コンピュータに送信し、コンピュータのメモリに保存する。上記カラー画像は、ＲＧＢ色空間の色座標成分からなる色情報（以下、第１の色情報と呼ぶ）を有している。
【００１３】
本発明では、上記カラー画像の第１の色情報から、変換式を用いてＲＧＢ色空間以外の色空間（以下、第２の色空間と呼ぶ）の色座標成分からなる第２の色情報を算出し、第２の色情報をメモリに保存する。
【００１４】
ここで、第２の色空間は、３次元または４次元の色空間であればよく、特定の色空間に限定されない。例えば、ＲＧＢ色空間以外の色空間として、色相（Ｈｕｅ）・彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）・輝度（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）の３つの色成分からなるＨＳＢ色空間等があるが、各色空間はそれぞれ固有の特徴を有しているため、上記ＲＧＢ色空間から第２の色空間へ変換する際は、検査対象物の特徴をよく捉えることができる第２の色空間を適宜選択すればよい。
【００１５】
上記第２の色空間の色情報算出後、第２の色空間の色座標成分の中から一つの色座標成分（第１の色座標成分）を選択し、第１の色座標成分の値で表したグレースケール画像を作成する。ここで、第１の色座標成分には、検査対象物の特徴をよく捉えることができる色座標成分を適宜選択すればよい。
【００１６】
上記グレースケール画像を作成した後、パターンマッチング等の画像処理を行い、該グレースケール画像中に含まれる上記検査対象物を全て検出する。同時に、それぞれの検査対象物が占める画素の座標データを、検査対象物ごとにメモリに保存する。これにより、検査対象物の位置を特定することができる。
【００１７】
検査対象物の位置の特定においては、上記グレースケール画像に対してパターンマッチング等の画像処理を行うのではなく、適当な閾値を決めて上記グレースケール画像から二値画像を作成し、該二値画像に対してパターンマッチング等を行うことで検査対象物の位置を特定しても良い。
【００１８】
上記検査対象物が占める画素の座標データの取得後、上記ＲＧＢ色空間または上記第２の色空間の色座標成分の中から一つの色座標成分（第２の色座標成分）を選び、前記検査対象物が占める画素において第２の色座標成分の統計を取る。ここで、前記第２の色座標成分は、前記検査対象物の良・不良の違いが明らかとなるものを適宜選択すればよい。しかる後に、前記第２の色座標成分と予め設定しておいた良品基準色情報の基準色座標成分とを比較することで、前記検査対象物を判定する。なお、ここでの判定は、ヒストグラムを比較するなど公知の方法を適宜選択して行えばよい。
【００１９】
なお、上記のＲＧＢ色空間から他の色空間への変換は、ただ一つの色空間への変換に限らず、複数の色空間へ変換してもよい。すなわち、検査対象の特徴を捉えるのに必要なだけの数の色空間へ変換すればよいものとする。
【００２０】
また、基板全体の色味を調べたいときなど、パターン認識によって検査対象物を検出する必要がない場合は、パターン認識を行わずに第２の色空間の色情報を分析すればよい。その際、グレースケール画像を作成する必要がなければ作成しなくてもよい。
【００２１】
また、本発明では、上記判定結果をネットワークを通じてサーバー等の他のコンピュータに伝え、製造工程条件を判断するデータとして判定結果を用いることで、製造工程条件を決定し、その結果、製品の品質を高いものにすることができる。
【００２２】
さらに、本発明は、上記パターン検査方法を用いることを特徴とするパターン検査装置である。
【発明の効果】
【００２３】
上述したように、現在、半導体装置の製造プロセスにおける光学顕微鏡検査は主に検査員の目視によって行われているが、本発明の画像処理によるパターン検査方法を用いれば、従来は自動化が難しかった検査の自動化が可能となり省力化・コスト削減が期待できる。また本発明では、これまで画像処理による自動検査においてあまり用いられてこなかったカラー画像を用いるため、従来よりも細かな検査が可能となる。また本発明では、検査の判定結果をネットワークを通じて他のコンピュータに伝え、製造工程条件を判断するデータとして判定結果を用いることで、製造工程条件を決定し、その結果、製品の品質を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態として、本発明を適用した薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）作製工程におけるコンタクトホールのエッチング不良の検出方法について説明する。なお、これから説明する実施の形態は、本発明の一つの具体例であるため種々の制限が付されているが、本発明はこれらの態様に限定されないものとする。
【００２５】
図１は、本実施の形態における検査装置の構成を示す模式図である。デジタルカメラ１０１には、光学レンズ１０２および同軸照明１０３が取り付けられており、検査基板１１０を撮像する。デジタルカメラ１０１はモノクロ画像ではなくカラー画像を撮像する。撮像された画像は、光学レンズ１０２により約１００倍に拡大される。撮像された画像はコンピュータ１０４に転送され、コンピュータ１０４において画像処理が行われる。各種画像はモニター１０５にて確認することができる。また、コンピュータ１０４はネットワーク１０６によって他のコンピュータと接続する。
【００２６】
モニター１０５は、撮像画像等を表示し検査員が目視で確認するためのものであるが、画像処理はコンピュータ１０４において行われるため、モニター１０５は検査員が補助的に使用するだけのものである。
【００２７】
ここで、検査対象であるＴＦＴの図３（Ｂ）に示す構造を得るための作製方法について説明する。なお、ＴＦＴの作製方法は、ここで説明する作製方法に限定されない。
【００２８】
基板３１０上に下地膜３１１を形成する。基板３１０として、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板等、後の作製工程における処理温度に耐え得る基板を用いる。また、下地膜３１１は、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化酸化珪素膜を１０ｎｍ〜４００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍ）の膜厚になるように形成する。なお、下地膜３１１は、単層の絶縁膜であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。
【００２９】
次に、下地膜３１１上に半導体膜を形成する。半導体膜は、下地膜３１１を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜の膜厚は２０〜２００ｎｍ（好ましくは４０〜１７０ｎｍ）とする。なお、半導体膜は、非晶質半導体であっても良いし、セミアモルファス半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また、半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００３０】
なお、本実施の形態では、非晶質半導体膜を結晶化することにより得られる結晶質半導体膜を用いることとする。結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。或いは、触媒元素を用いる結晶化法を用いることもできる。
【００３１】
また、本実施の形態では半導体膜を結晶化しているが、結晶化せずに非晶質珪素膜または微結晶半導体膜のまま、後述のプロセスに進んでも良い。非晶質半導体、微結晶半導体を用いた半導体装置は、多結晶半導体を用いた半導体装置よりも作製工程が少ない分、コストを抑え、歩留まりを高くすることができるというメリットを有している。
【００３２】
また、上述したセミアモルファス半導体とは、非晶質半導体と結晶構造を有する半導体（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体中に分散させて存在させることが可能である。
【００３３】
次に、半導体膜の形状を加工し、島状の半導体膜３１２とする。そして、島状の半導体膜３１２を覆うようにゲート絶縁膜３１３を形成し、ゲート絶縁膜３１３上にＴＦＴのゲート電極や配線となる導電膜３１４をパターン形成する。そして、導電膜３１４や、あるいはレジストを形成し所望の形状に加工したものをマスクとして用い、島状の半導体膜３１２にｎ型を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはＬＤＤ領域等として機能する不純物添加領域３１７を形成する。なお、ここではＴＦＴ３１５をｎ型とするが、ｐ型のＴＦＴの場合は、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加する。上記一連の工程によってＴＦＴ３１５を形成することができる。
【００３４】
なお、ゲート絶縁膜３１３を形成した後、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、島状の半導体膜３１２を水素化する工程を行なっても良い。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。この水素化の工程により、熱的に励起された水素によりダングリングボンドを終端化することができる。
【００３５】
次に、ＴＦＴ３１５を覆って、層間絶縁膜３１６を形成する。なお、層間絶縁膜３１６を形成する材料としては、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む絶縁膜（以下、シロキサン系絶縁膜と呼ぶ）等を用いることができる。シロキサン系絶縁膜は、置換基に少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基としてフルオロ基を用いてもよい。または、置換基として少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
【００３６】
そして、ゲート絶縁膜３１３、及び層間絶縁膜３１６にコンタクトホール（３０１〜３０７）を形成する。なお、コンタクトホール（３０１〜３０７）はレジストなどによるマスクを用いて、不純物添加領域３１７が露出するまでエッチングを行うことで形成することができ、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチングの両方を用いても良い。
【００３７】
以上の工程を経ることにより、図３（Ｂ）に示す構造を得ることができる。なお、本発明の検査方法を適用することができるＴＦＴは、図３（Ｂ）に示す構造に限定されない。
【００３８】
本実施の形態における検査は、図３（Ｂ）に示す構造の検査であり、形成されたコンタクトホール（３０１〜３０７）が、導電膜３１４又は不純物添加領域３１７に達して形成されているかを検査するものである。図３（Ｂ）において、コンタクトホール３０１、３０３、３０４、３０５は、導電膜３１４又は不純物添加領域３１７に達して形成されているが、コンタクトホール３０２、３０６は、導電膜３１４又は不純物添加領域３１７に達することなく形成されている。つまり、コンタクトホール３０２、３０６は、本製造工程における不良箇所である。なお、ここでは、導電膜３１４又は不純物添加領域３１７に達することなく形成されたコンタクトホールのみを示したが、本発明の検査方法に於いては、コンタクトホールが導電膜３１４の下に形成された下地膜３１１の到達した場合（すなわち、導電膜３１４を突き抜けてコンタクトホールが形成された場合）も検出することもできる。
【００３９】
本発明の検査方法では、図３（Ａ）に示すカラー画像を所定の方法で処理することにより図３（Ｂ）に見られるような不良箇所を検出することができる。
【００４０】
なお、本発明の検査方法を用いることにより、管理基準に従い、不良箇所が検出されたＴＦＴ基板を作製工程から除去するか、あるいは以降の工程を続けるかを決定することができる。以降の工程では、形成されたコンタクトホールを介して導電膜３１４と接続する配線を形成する。
【００４１】
なお、ＴＦＴ形成後、さらに所定の工程を続けることにより、様々な半導体装置を作製することができる。
【００４２】
また、検査により不良とされたＴＦＴ基板であっても、不良箇所を補修することが出来る場合には、補修して良品とした後、以降の工程を続けることもできる。
【００４３】
次に、本実施の形態において検査しようとするコンタクトホールについて説明する。図３（Ａ）（Ｂ）において、コンタクトホール３０１、３０４、３０５は、基板３１０上に形成された下地膜３１１、およびゲート絶縁膜３１３上に形成された導電膜３１４に到達するよう形成されたコンタクトホールである。この場合において、コンタクトホールが導電膜３１４に到達するように形成されている場合には、コンタクトホールは白色を呈し、コンタクトホールが導電膜３１４に到達することなく形成されている場合には、層間絶縁膜３１６による干渉効果によってコンタクトホールは茶色を呈する。従って、この箇所を検査する場合には、カラー画像の色空間をＲＧＢ色空間からＨＳＢ色空間に変換し、得られたＨＳＢ色空間の色座標成分のうちの彩度（Ｓ）を用いることにより、コンタクトホール３０１、３０４、３０５が導電膜３１４に到達しているかどうか、すなわちコンタクトホールの良、不良を識別することができる。なぜならば、彩度は対象の色味が強ければ大きな値となり無彩色（黒、灰色、白）では０となるため、コンタクトホールの色の濃淡を識別することができるからである。
【００４４】
これに対して、コンタクトホール３０２、３０３、３０６、３０７は、基板３１０上に形成された下地膜３１１上に形成された不純物添加領域３１７に到達するよう形成されたコンタクトホールである。
【００４５】
本実施の形態において、コンタクトホール３０２、３０３、３０６、３０７が不純物添加領域３１７に到達して形成されているかどうかをコンタクトホール３０２、３０３、３０６、３０７の色で判断するのであるが、コンタクトホールの色は、コンタクトホールの下に形成されている膜の積層構造により異なる。本実施の形態の場合には、コンタクトホールの下に形成される不純物添加領域３１７の膜の色およびゲート絶縁膜３１３の膜の色でコンタクトホールの色の見え方が異なる。
【００４６】
図３（Ｃ）に図３（Ｂ）のコンタクトホール３０６付近における拡大図を示すが、不純物添加領域３１７を形成する半導体膜は、膜厚（ｌ）によりその膜の色が変化する。具体的には、膜厚（ｌ）が６６ｎｍ以上の場合にはピンク色であり、５４ｎｍ以上６６ｎｍ未満のときは黄色、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のときは白色、１０ｎｍ以下のときは青色、１０ｎｍ未満のときは黒色を呈する。つまり、コンタクトホールを形成した場合における不純物添加領域３１７の膜厚変化に伴うコンタクトホールの色の変化を利用する。ちなみに、本実施の形態の場合には、半導体膜を５５ｎｍの膜厚で形成しているためコンタクトホールは、黄色を呈しており、半導体膜の膜厚をほとんど変化させることなく形成されたコンタクトホール３０２、３０３、３０６、３０７は、黄色を呈している。
【００４７】
また、不純物添加領域３１７に到達していないコンタクトホール３０２、３０６の場合には、不純物添加領域３１７の膜厚（ｌ）は変化していないが、ゲート絶縁膜３１３の膜厚（ｍ’）がコンタクトホール形成前の膜厚（ｍ）に比べて変化しており色の濃淡が変化する。すなわち、図３（Ｃ）に示すようにコンタクトホール３０６は、不純物添加領域３１７に到達していないがゲート絶縁膜３１３の一部を削って形成されている。すなわち、コンタクトホール３０６の下にゲート絶縁膜３１３が薄く残っており、膜厚（ｍ）が０となっていない。このような場合、コンタクトホール３０６の色は、同じ黄色でもコンタクトホール３０３、３０７の色よりも濃い黄色を呈する。コンタクトホール３０２においても、コンタクトホール３０６と同様ゲート絶縁膜３１３が残っているため、コンタクトホール３０３、３０７の色よりも濃い黄色を呈する。
【００４８】
従って、この箇所を検査する場合にも、カラー画像の色空間をＲＧＢ色空間からＨＳＢ色空間に変換し、得られるＨＳＢ色空間の色座標成分のうちの彩度（Ｓ）を用いてコンタクトホールの良、不良を識別することができる。
【００４９】
コンタクトホール３０２、３０６のようにゲート絶縁膜３１３が残っているのは、エッチング不良によるものである。このようにゲート絶縁膜３１３が残っている場合、以降のＴＦＴ作製工程において配線が形成されても電気的な接続が得られず不良となるため、コンタクトホール形成後にコンタクトホール部分のゲート絶縁膜３１３がエッチングにより除去されているかどうかを検査する必要がある。本発明の検査方法を用いれば、ゲート絶縁膜３１３がエッチングによって除去されているかどうかを判定することができ、また、製造工程条件を判断するデータとして検査結果を用いることで、製造工程条件を決定することができるため、製品の品質を高めることができる。
【００５０】
以下、本実施の形態における検査方法の具体的手法について説明する。図２に、コンタクトホールのエッチング不良を検出する工程を示すフローチャートを示す。
【００５１】
まず、基板を同軸照明１０３で照射し、検査基板上の検査領域の光学顕微鏡像をデジタルカメラ１０１および光学レンズ１０２によって拡大撮像する（ステップ１）。本実施の形態においては、ステップ１で撮像したカラー画像として図３（Ａ）を使用する。前述のように、コンタクトホール３０１、３０３、３０４、３０５、３０７は正常にエッチングが行われたコンタクトホールであり、白色または周囲のシリコンと同じ程度の濃さの黄色を呈している。コンタクトホール３０２、３０６においては、エッチング不良のためにゲート絶縁膜３１３が完全には除去されず開孔不良となったコンタクトホールであり、周囲のシリコンよりも濃い黄色を呈している。本実施の形態においては、画像中から全てのコンタクトホールを検出した後に各コンタクトホールの色データを調べることで、コンタクトホール３０２および３０６を不良として判定することを目的とする。
【００５２】
前記カラー画像に対しては、ノイズ除去などの前処理を行っておく（ステップ２）。
【００５３】
前記カラー画像は、ＲＧＢ色空間の色座標成分からなっているが、これを色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝度（Ｂ）の３つの色座標成分からなるＨＳＢ色空間に変換する（ステップ３）。変換して得られるＨＳＢ色空間の各色座標成分はメモリに保存しておく。ＨＳＢ色空間は、人間が肉眼で色を感じる傾向に合わせた色空間であるため、ＲＧＢ色空間よりも人間が画像の色を解釈するのに適している。例えば、輝度（Ｂ）を用いれば対象物が明るいかどうか判断できるし、彩度（Ｓ）を用いれば対象物の色味が強いかどうかを判断できる。ＲＧＢ色空間のみでこれらの判断をすることは困難である。
【００５４】
次に、前記カラー画像中から全てのコンタクトホール（コンタクトホール３０１〜３０７）を検出する（ステップ４）。そのために、まず前記ＨＳＢ色空間の色座標成分のうちの輝度（Ｂ）を用い、輝度の値で表したグレースケール画像を作成する。作成したグレースケール画像を図４（Ａ）に示す。また、該グレースケール画像の輝度に対する画素数をヒストグラムで表したものが図５である。輝度は、明るければ大きな値となり暗ければ小さな値となるため、カラー画像中において黄色であったコンタクトホール３０１、３０３、３０４、３０５、３０７も、白色であったコンタクトホール３０２、３０６も輝度は大きな値となる。また、各コンタクトホールの周りの陰の部分では一様に輝度は小さな値となる。このように、画像中から良・不良に関わらず全てのコンタクトホールを検出する際には輝度を用いるのが適しているため、本実施の形態においてはグレースケール画像を作成する際に輝度を用いたが、グレースケール画像を作成する際の色座標成分は必ずしも輝度である必要はなく、検査対象物に応じて適宜選択すればよい。
【００５５】
次に、作成したグレースケール画像から二値画像を作成する。グレースケール画像から二値画像を作成する際には種々の手法を用いることができるが、本実施の形態においてはｐ−タイル法によって閾値を決め二値画像を作成する。ｐ−タイル法とは、ヒストグラムを利用して、二値画像において全画素に対する白い画素の割合がｐになる値を閾値とする方法である。本実施の形態においては、事前の同種の画像に対する分析によってｐ＝０．１５とするのが良いことがわかっていたため、ｐ＝０．１５としてｐ−タイル法を実施した。その結果、閾値は１４０と算出されたため、輝度が１４０より小さい画素は黒、輝度が１４０以上の画素は白としてグレースケール画像を二値化し二値画像を作成した。作成した二値画像を図４（Ｂ）に示す。全てのコンタクトホール（コンタクトホール３０１〜３０７）は、二値画像において白色の連結領域となった。ここで、連結領域とは二値画像中の白画素が繋がってできたまとまりのこととする。また、各コンタクトホールの周りの陰の部分では輝度は小さな値であるため、二値画像中において陰の部分は黒色となり、コンタクトホールを周囲の連結領域から分離する役目を果たしている。このように、全てのコンタクトホールは二値画像中において連結領域となった。
【００５６】
次に、ラベリングによって前記二値画像内の全ての連結領域を検出し、各連結領域が占める画素の座標データをメモリに保存する。これらの検出された各連結領域に対し、コンタクトホールの特徴を捉えることができる特徴量を計算し、コンタクトホールに該当する連結領域のみを選別する。特徴量として、面積、周囲長、円形度、重心などがあるが、本実施の形態においては、特徴量として面積と円形度を用いる。
【００５７】
まず、連結領域のうち、連結領域の面積がコンタクトホールの面積に近いものだけを選別する。ここで、面積とは連結領域の画素数である。本実施の形態においては、面積が４００から７００である連結領域のみを選別する。
【００５８】
次に、前項において選別した連結領域それぞれに対して、その円形度を計算し、連結領域の中から円形度が１に近いものだけをさらに選別する。ここで円形度とは、
４πＳ／ｌ２（Ｓ：面積、ｌ：周囲長）
で定義される量であり、完全な円の場合に１となる。
【００５９】
以上の処理によって、撮像した画像中から全てのコンタクトホール（コンタクトホール３０１〜３０７）を検出し、各コンタクトホールが占める画素の座標データを取得することができた。なお、本実施の形態においてはコンタクトホールが円形であったため連結領域の円形度を計算したが、検査対象物が円形でない場合は、それに合わせて連結領域の特徴を捉える方法を変えればよい。また、パターンマッチング等の手法を用いて検査対象物の座標データを取得してもよい。
【００６０】
次に、以上の処理によって検出した各コンタクトホールの色データを調べる（ステップ５）。本実施の形態においては、前項までの処理によって検出された全てのコンタクトホール（コンタクトホール３０１〜３０７）それぞれに対して、コンタクトホールが占める画素の彩度（Ｓ）の１画素当たりの平均値を計算する。彩度の平均値の算出には、前記ＨＳＢ色空間の色座標成分のうちの彩度（Ｓ）を用いる。前述のように、彩度は色味が強ければ大きな値となり無彩色（黒、灰色、白）では０となるため、対象に色味があるかないかを調べるのに適している。本実施の形態においては、コンタクトホールの色味の強さを調べればコンタクトホール開孔の良・不良を判定できるため色座標成分として彩度を用いたが、良・不良の判定にどの色座標成分を用いるかは検査対象物に応じて決めればよい。
【００６１】
最後に、各コンタクトホール内の１画素当たりの彩度（Ｓ）の平均値と予め設定した基準値とを比較し、彩度の平均値が基準値よりも小さければ良、大きければ不良として判定する（ステップ６）。ここでは、あらかじめ設定した基準値は１９０であったとする。判定結果を図６に示す。エッチング不良が生じていたコンタクトホール３０２、３０６は不良と判定され、エッチング不良が生じていなかったコンタクトホール３０１、３０３、３０４、３０５、３０７は良と判定された。すなわち、コンタクトホール３０２、３０６においてはゲート絶縁膜３１３が完全には除去されておらず、コンタクトホールの開孔不良が生じていたものと判断することができる。なお、開孔不良であるコンタクトホール３０２、３０６においては、そのまま工程を続けると後の工程において、配線が形成されても電気的な接続が得られず、最終的には欠陥を有する基板となってしまう。
【００６２】
また本実施の形態においては、この結果をネットワーク１０６を通して他のコンピュータに伝え、製造工程条件を判断するデータとして判定結果を用いることで、製造工程条件を決定することができるため、製品の品質を高めることができる。
【００６３】
以上のように、本発明のパターン検査方法を用いた場合、まず検査対象のカラー画像を撮像し、色空間をＲＧＢ色空間からＨＳＢ色空間に変換する。そして、変換して得られたＨＳＢ色空間の色情報のうち、輝度（Ｂ）と彩度（Ｓ）の２つの色座標成分を用いることによってコンタクトホールのエッチング不良の検査を行う。このような検査はモノクロ画像に対する画像処理では不可能であり、カラー画像を用いることによって検査が可能となるものである。
【００６４】
本実施の形態では、コンタクトホールを例にとって説明したが、本発明の検査方法は、柱状スペーサや、断面形状が複雑な反射電極など、表面に凹凸を有する検査対象物に適用することが可能である。
【００６５】
このように、本発明のパターン検査方法を用いることによって、従来までは自動化することが難しかった外観検査を自動化することができる。なお、本実施の形態では、本発明の検査方法をＴＦＴの作製工程に用いる場合について示したが、本発明は、これに限られることはなくあらゆる半導体装置（液晶表示装置、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、集積回路等）の作製に用いることができる。
【００６６】
また、本発明では、カラー画像を取り扱うため、従来よりも検査対象物の微妙な違いを捉えることができる。また本発明では、検査の判定結果をネットワークを通じて他のコンピュータに伝え、製造工程条件を判断するデータとして判定結果を用いることで、製造工程条件を決定することができるため、製品の品質を高めることができる。
【実施例１】
【００６７】
本実施例では、本発明の検査方法及び検査装置を用いて検査したＴＦＴを用いた電子機器の一例について説明する。なお、電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００６８】
図７（Ａ）は表示装置であり、テレビ受像器などがこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発明の検査方法及び検査装置を用いて検査すると、コンタクトホールのエッチング不良のないＴＦＴが作製できるため、ＴＦＴの動作特性の良い表示装置を作製することができる。
【００６９】
図７（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。本発明の検査方法及び検査装置を用いて検査すると、コンタクトホールのエッチング不良のないＴＦＴが作製できるため、ＴＦＴの動作特性の良い携帯電話を作製することができる。
【００７０】
図７（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明の検査方法及び検査装置を用いて検査すると、コンタクトホールのエッチング不良のないＴＦＴが作製できるため、ＴＦＴの動作特性の良いノート型パーソナルコンピュータを作製することができる。
【００７１】
図７（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明の検査方法及び検査装置を用いて検査すると、コンタクトホールのエッチング不良のないＴＦＴが作製できるため、ＴＦＴの動作特性の良いモバイルコンピュータを作製することができる。
【００７２】
図７（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の検査方法及び検査装置を用いて検査すると、コンタクトホールのエッチング不良のないＴＦＴが作製できるため、ＴＦＴの動作特性の良い携帯型のゲーム機を作製することができる。
【００７３】
以上のように、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態における検査装置の概略図。
【図２】本発明における検査方法の作業手順を示すフローチャート。
【図３】（Ａ）本発明における画像処理の対象となるカラー画像。          （Ｂ）線Ａ−Ａ’で切った断面図。          （Ｃ）コンタクトホール３０６の下部の拡大図。
【図４】本発明におけるグレースケール画像および二値化画像。
【図５】本発明におけるグレースケール画像のヒストグラム。
【図６】本発明の検査方法によるコンタクトホールの良・不良の判定結果。
【図７】本発明の検査方法を適用した電子機器の一例。
【符号の説明】
【００７５】
１０１    デジタルカメラ
１０２    光学レンズ
１０３    同軸照明
１０４    コンピュータ
１０５    モニター
１０６    ネットワーク
１１０    検査基板
３０１〜３０７    コンタクトホール
３１０    基板
３１１    下地膜
３１２    半導体膜
３１３    ゲート絶縁膜
３１４    導電膜
３１５    ＴＦＴ
３１６    層間絶縁膜
３１７    不純物添加領域
２００１    筐体
２００３    表示部
２００４    スピーカー部
２１０１    本体
２１０２    筐体
２１０３    表示部
２１０４    音声入力部
２１０５    音声出力部
２１０６    操作キー
２１０８    アンテナ
２２０１    本体
２２０２    筐体
２２０３    表示部
２２０４    キーボード
２２０５    外部接続ポート
２２０６    ポインティングマウス
２３０１    本体
２３０２    表示部
２３０３    スイッチ
２３０４    操作キー
２３０５    赤外線ポート
２４０１    筐体
２４０２    表示部
２４０３    スピーカー部
２４０４    操作キー
２４０５    記録媒体挿入部
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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